第二章食品的脱水加工1食品工艺学

是指不易流动、有结合力固定、不易结 冰（－40℃），不能作为溶剂；
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¡ 游离水和结合水可用水分子的逃逸趋 势（逸度）来反映，
¡ 我们把食品中水的逸度与纯水的逸度 之比称为水分活度 AW（water activity)
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1. 水分活度
f
—— 食品中水的逸度
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(4) 加工对食品水分吸附等温线的影响
¡ 食品在脱水过程中水分含量和水分活度之间的关部分水加到食品中去即复 水的过程，这就是吸附；
¡ 在这两个相反的过程中，吸附和解吸之间的水分吸 附等温线两者之间不能重合（有差异），形成了滞 后圈。 见图2-5 (p28)
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食品中水分活度与微生物生长关系（表）
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水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响
Aw<0.85微生物生长受抑制。水分活度较 高的情况下微生物繁殖迅速，
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水分活度对霉菌生长的影响
0.2
0.4 Aw 0.6
0.8
¡ 这就存在一个食品中水能否被微生物、酶或 化学反应所利用的问题；
¡ 水是否被利用与水在食品中的存在状态有关。
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食品中水分存在的形式
¡ 游离水（或自由水）Free water 是指组织细胞中易流动、容易结冰，也
能溶解溶质的这部分水。 ¡ 结合水（或被束缚水） Immobilized water
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2. 干燥的目的
¡ 降低食品中水分含量; 一般由50~90%减为15%以 下
¡ 减小食品体积和重量; 一般重量变为原来的 1/8~1/2左右，节省包装、贮藏和运输费用，带来 了方便性；
¡ 为了食品的贮藏和延长保藏期;这就是干燥保藏 例如奶粉、粮食干燥、许多著名的土特产如红枣、 柿饼、葡萄干、金花菜、香菇、笋干等都是干制 品
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3. 食品干燥保藏
¡ 是指在自然条件或人工控制条件下，使食品 中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后 并始终保持低水分可进行长期贮藏的方法。 这样的干制食品在室温下一般可达到一 年或一年以上
¡ 这种方法是从自然界各种现象中认识和从实 践中得到的，如稻谷、 麦子、玉米、豆类、 水果、蔬菜等。
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5.食品干藏的特点
¡ 自然干制，简单易行、因陋就简、生产费用 低；但时间长、受气候条件影响；
¡ 人工干制，不受气候条件限制，操作易于控 制，干制时间显著缩短，产品质量显著提高； 但需要专用设备，能耗大，干制费用大；
¡ 人工干制技术仍在发展，高效节能
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¡ 但仅仅知道食品中的水分含量还不能足以 预言食品的稳定性。 如：水分含量高低不同时 花生油 M 0.6％时 易变质 淀粉 M 20％ 不易变质
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¡ 还有一些食品具有相同水分含量，但腐败变 质的情况是明显不同的. 如鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜水分含量相差 不多（一般在80%左右），但保藏状况却不 同，
¡ 同一原料随着温度的升高吸附等温曲线向水 分活度增加的方向抬升； 图2-4 (p28) 相同水分含量，水分活度随温度增高而增大 相同水分活度，水分含量随温度降低增大。
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（3）不同食品吸附等温曲线形状不同
¡ 食品的组分或成分不同,会影响水分含量和水 分活度之间的关系 图1-3-1
（1）水分活度和微生物生长活动的关系
大多数新鲜食品的水分活 度在0.98以上，适合各种微 生物生长（易腐食品）。大 多数重要的食品腐败细菌所 需的最低aw都在0.9以上， 肉毒杆菌在低于0.95就不能 生长。只有当水分活度降到 0.75以下，食品的腐败变质 才显著减慢；若将水分降到 0.65，能生长的微生物极少。 一般认为，水分活度降到 0.7以下物料才能在室温下 进行较长时间的贮存。
Aw = ——
f0
—— 纯水的逸度
水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽
压来表示，在常压（低压）或室温时，f/f0 和P/P0之差非常小（<1%），故用P/P0来定 义AW是合理的。
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(1) 定义 Aw = P/P0 其中 P：食品中水的蒸汽分压；
P0：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水 的饱和蒸汽压）。
水( III自由水或体相水)
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（Ⅰ）单分子层水， 不能被冰冻，不能干 燥除去。水被牢固地 吸附着，它通过水离子或水-偶极相互 作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多 糖的羟基、羰基、 NH2，氢键，当所有 的部位都被吸附水所 占有时，此时的水分 含量被称为单层水分 含量， -40℃不能冻 结，占总水量的极小 部分。
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表2-2 常见食品中水分含量与水分活度的关系
0℃ -10℃ -20℃ -50℃
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2. 水分活度对食品保藏性的影响
（1）水分活度和微生物生长活动的关系 （2）水分活度对酶活力的影响 （3）水分活度对化学反应的影响
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¡ P/P0 = RH= Aw
（RH, relative humidity 相对湿度 %）
¡ 测定相对湿度，水分活度测定仪
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水分活度数值的意义
¡ Aw =1的水就是自由水(或纯水）,可以被利用 的水；
¡ Aw <1的水就是指水被结合力固定，数值的 大小反映了结合力的多少；
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2020/12/10
第二章食品的脱水加工1食品工艺学
概述
1. 食品的脱水加工（ dehydration）
1.1 脱水加工就是从食品中去除水分
日常生活中如日晒稻谷,风干鱼肉,油炸油 条,烤烧饼、面包等,这些加工都会使食品失 去水分,
但是有些操作并不仅仅是为了去除水分, 应还有其他的作用,如油炸是为了脆,烤是为 了香脆或酥,因而人们不认为这些操作是食 品脱水的一种主要形式.
¡ 特点是冷操作，蛋白质不会变性； ¡ 如从乳清中回收乳清蛋白；
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¡ 在本章中所讨论的食品脱水加工是指: 在控制的条件下,通过加热蒸发脱
水的方法，几乎完全地除去食品中的 大部分水分,并尽量使食品的其他性质 在此过程中极小地发生变化，食品被 脱水后水分含量在15%以下,即干燥或 干制。
（Ⅱ）多层水，主要 通过水-水和水-溶质 氢键同相邻分子缔合，
为可溶性组分的溶液， 大部分多层水在-40℃ 不被冻结，I+II的水 占5%以下
（Ⅲ）自由水或体相水，是食 品中结合的最弱，流动性最大 的水，主要是在细胞体系或凝 胶中被毛细管液面表面张力或 被物理性截留的水，这种水很 易通过干燥除去或易结冰，可 作为溶剂，容易被酶和微生物 利用，食品容易腐败，通常占 95%以上；
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吸附等温线的加工意义
¡ I单水分子层区和II多水分子层区是食品被 干燥后达到的最终平衡水分（一般在5%以 内）；这也是干制食品的吸湿区；
¡ III自由水层区，物料处于潮湿状态，高水 分含量，是脱水干制区
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(2) 温度对水分吸附等温线的影响
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滞后现象的几种解释 （1）这种现象是由于多孔食品中 毛细管力所引起的，即表面张力 在干燥过程中起到在孔中持水的 作用，产生稍高的水分含量。 （2）另一种假设是在获得水或失 去水时，体积膨胀或收缩引起吸 收曲线中这种可见的滞后现象。
？WHC↓
解吸： （desorption）干 燥过程
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思考题
1 水分活度的概念 2 食品中水分含量和水分活度有什么关系？
说明原因 3 水分活度对微生物、酶及其它反应有什么
影响？ 4 食品水分活度受到哪些因素影响? 5 简述吸附和解吸等温线的差异及原因。
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•依据食品脱水的原理
食品脱水加工类型: 在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据食
品组分的蒸汽压不同而分离去除水分至固体 或半固体； 如干燥或干制 依据食品分子大小不同，用膜来分离水分; 如超滤、反渗透等, 主要是用于浓缩
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超滤浓缩原理
¡ 分子筛的原理：不同大小的分子对具有一定 孔径大小的膜其通透性不同，小分子比大分 子更容易通过膜，水分子是食品中最小的分 子之一，用适当孔径的膜在外加压力下，就 可以实现浓缩，
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水分活度对褐变反应的影响
0.2
0.4
0.6
0.8
Aw
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3 食品中水分含量（M）与 水分活度Aw之间的关系
食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线 称为该食品的吸附等温线 (1)水分吸附等温线，BET吸附等温线，S形,
第一转折点前(水分含量< 5%),单分子层吸附水( I 单层水分); 第一转折点与第二转折点之间,多分子层吸附水( II多层水分); 第二转折点之后,在食品内部的毛细管内或间隙内凝结的游离
¡ Aw越小则指水被结合的力就越大,水被利用 的程度就越难； 水分活度小的水是难以或不 可利用的水；
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(2) 水分活度大小的影响因素
影响水分活度的因素主要有食品种类、 水分含量、食品中溶质种类和浓度及温度： ¡ 取决于水存在的量； ¡ 温度； ¡ 水中溶质的种类和浓度； ¡ 食品成分或物化特性； 水与非水部分结合的强度 见表2-2 (P26)